CN108328346A - 一种转垛系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种转垛系统，包括：移动平台，用于进行系统的移动；升降平台，用于放置被抓取的货物；拆码机构，包括抓取机构和转移机构，抓取机构用于抓取货物并将其水平移动至升降平台，转移机构用于将货物从升降平台推送至码垛区域；控制单元，用于根据处理单元的处理指令控制移动平台、升降平台的移动以及拆码机构的移动、抓取和推送；识别模块，用于识别货物的轮廓、抓取点和推送面；处理单元，用于根据识别模块识别出的货物的轮廓、抓取点和推送面得到对拆码机构的移动、抓取和推送控制指令和对升降平台的升降控制指令，由控制单元进行拆码机构的移动、抓取和推送控制以及升降平台的升降控制，还用于根据预设的规则设定移动控制指令。

Description

一种转垛系统

技术领域

本发明涉及机械自动化技术领域，特别涉及一种转垛系统。

背景技术

传统工厂的物流模式下，在大量场景中，拆垛和码垛是紧接着的工序，最 普遍的例子是：转垛(从库位拆垛并码垛在托盘上做下一步移动之用)、分拣 作业(从一个库位中只拣出指定的货物型号)、卸车(在车上拆垛再码垛至托 盘上)、装车(在托盘上拆垛再码垛至车厢内)。当拆垛和码垛整合在一个工作 后，物流劳动中很多其他的重复作业将被节省，除了省却拆垛码垛原来的劳动 力之外，还能对物流环节中某些非直接价值的过程被省而大幅降低成本。

目前市场上还没有专门的转垛设备，在实际作业环境中，往往是通过人工 或人工配合拆垛设备、码垛设备来完成。造成能够使用转垛的位置受限，转垛 成本较高。

发明内容

为解决以上问题，本发明提供了一种转垛系统。

本发明提供的一种转垛系统，包括：

移动平台，水平固定设置于移动平台上，用于进行系统的移动；

升降平台，设置于升降平台上，用于放置被抓取的货物；

拆码机构，包括抓取机构和转移机构，所述抓取机构用于抓取货物并将其 水平移动至升降平台，所述转移机构用于将货物从升降平台推送至码垛区域；

控制单元，用于根据处理单元的处理指令控制移动平台、升降平台的移动 以及拆码机构的移动、抓取和推送；

识别模块，用于识别货物的轮廓、抓取点和推送面；

处理单元，用于根据识别模块识别出的货物的轮廓、抓取点和推送面得到 对拆码机构的移动、抓取和推送控制指令和对升降平台的升降控制指令，并将 所述移动、抓取和推送控制指令和所述升降控制指令发送至控制单元，由控制 单元进行拆码机构的移动、抓取和推送控制以及升降平台的升降控制，还用于 根据预设的规则设定移动控制指令，并将所述移动控制指令发送至控制单元， 由控制单元控制移动平台的移动。

优选的，所述转垛系统，还包括：

伸缩平台，与所述升降平台另一端部的台面连接，并且所述伸缩平台的台 面沿远离及靠近所述升降平台方式往复运动设置，所述伸缩平台的运动由控制 单元根据处理单元发来的伸缩平台控制指令进行控制；

所述处理单元发来的伸缩平台控制指令由处理单元根据设定的码垛规则 得到，所述码垛规则包括码垛的范围；所述伸缩平台控制指令包括根据码垛的 范围确定伸缩平台的伸缩长度，以使伸缩后的伸缩平台能够覆盖码垛范围的指 令。

优选的，所述转垛系统，还包括：

转动平台，

用于支撑升降平台和抓取机构；

和/或

用于支撑伸缩平台和转移机构；

所述转动平台的运动由控制单元根据处理单元发来的转动平台控制指令 进行控制，所述转动平台控制指令由人工设置或由处理单元根据卸垛的方位与 当前系统的卸垛方向的差值确定。

优选的，

所述识别货物的轮廓、抓取点和推送面，包括通过计算机视觉进行识别。

优选的，

所述抓取机构，包括2个或2个以上的抓取器；

所述识别模块，还用于识别当前被拆卸的货物的运动，所述运动的识别方 法包括通过计算机视觉进行识别；

所述处理单元，还用于根据所述货物的运动，得到抓取器的控制指令，包 括：

当货物的运动中的转动分量中的旋转角度不大于旋转阈值时，处理单元得 到的抓取器的控制指令用于控制抓取器保持运动状态直至将货物抓取到升降 平台上的目标位置，所述目标位置由处理单元根据预设的货物排列规则确定；

当货物的运动中的转动分量中的旋转角度大于旋转阈值时，处理单元得到 的抓取器的控制指令用于调整抓取器的相对位置使货物的运动中的转动分量 中的旋转角度不大于旋转阈值，之后抓取器以相同的速度拖动货物直至将货物 抓取到升降平台上的目标位置，所述目标位置由处理单元根据预设的货物排列 规则确定。

优选的，

所述识别模块，还用于识别货物堆垛的位置和形状；

所述处理单元，还用于根据所述货物堆垛的位置和形状，得到移动平台的 控制指令，所述移动平台的控制指令为使升降平台的靠近拆垛一侧的边与由货 物的抓取点确定的连线或平面平行。

优选的，

所述识别模块，还用于识别货物包装的形状以及货物包装的材质，货物包 装的材质的识别方法为：将货物包装的图像特征与处理单元中预存的每种包装 材质的图像特征进行对比，当与某种包装材质的图像特征的差值最小且低于预 设值时，所述包装材质即为被识别的货物包装的材质；

所述处理单元，还用于根据货物包装的形状以及货物包装的材质设定货物 的堆垛高度，所述设定方法为：

查询处理单元中预存的货物包装的形状以及货物包装的材质所对应的单 位矩形面积的稳定性高度，所述稳定性高度表示在该高度下在预设的扰动力的 作用下堆垛保持稳定，所述稳定性高度由试验数据或仿真数据得到；

根据第一公式设定货物的堆垛高度，所述第一公式为：

H＝k·d^a

其中，H为货物的堆垛高度，k为单位矩形面积的稳定性高度，d为货物堆 垛区域的短边的长度，a为预设的修正系数，其值为小于1的正实数。

可选的，所述抓取机构包括第一机械臂、第二机械臂和抓取器，所述第一 机械臂的一端通过第一驱动电机与所述升降平台转动连接，所述第二机械臂通 过第二驱动电机转动连接于第一机械臂，所述抓取器连接设于所述第二机械臂 远离第二驱动电机的一端；

处理单元根据货物的抓取点和升降平台之间的位置关系确定移动货物时 的拆垛路径和拆垛方向，并确定所述第一驱动电机与所述拆垛路径之间的垂直 距离d；

在所述抓取机构的抓取器抓取到货物后，处理单元控制所述第一驱动电机 顺时针匀速转动，并实时确定所述第一机械臂的外展方向与所述拆垛方向之间 的第一夹角α，所述第一机械臂的外展方向为从所述第一驱动电机到所述第二 驱动电机的方向；

所述处理单元还用于通过控制所述第二驱动电机的转动实时调整所述第 二机械臂的外展方向与所述第一机械臂的外展方向之间的第二夹角β，所述第 二机械臂的外展方向为从所述第二驱动电机到所述抓取器的方向，且：

其中，l₁为所述第一机械臂的长度，l₂为所述第二机械臂的长度，且第二 机械臂的外展方向与拆垛方向之间的夹角为钝角，

当所述货物被移动到所述升降平台的预设位置处后，所述处理单元控制所 述第一驱动电机和所述第二驱动电机停止工作；

当时，所述处理单元控制所述第一驱动电机和所述 第二驱动电机停止工作并发出报警。

可选的，所述转移机构包括第三机械臂、第四机械臂和推送面，所述第三 机械臂的一端通过第三驱动电机与所述升降平台转动连接，所述第四机械臂通 过第四驱动电机转动连接于第三机械臂，所述推送面连接设于所述第四机械臂 远离第四驱动电机的一端；

处理单元根据货物的推送面中心点和升降平台之间的位置关系确定移动 货物时的码垛路径和码垛方向，并确定所述第三驱动电机与所述码垛路径之间 的垂直距离d’；

在所述转移机构的推送面到达货物处后，处理单元控制所述第三驱动电机 顺时针匀速转动，并实时确定所述第三机械臂的外展方向与所述码垛方向之间 的第三夹角α’，所述第三机械臂的外展方向为从所述第三驱动电机到所述第四 驱动电机的方向；

所述处理单元还用于通过控制所述第四驱动电机的转动实时调整所述第 四机械臂的外展方向与所述第三机械臂的外展方向之间的第四夹角β’，所述第 四机械臂的外展方向为从所述第四驱动电机到所述推送面的方向，且：

其中，l₃为所述第三机械臂的长度，l₄为所述第四机械臂的长度，且第四 机械臂的外展方向与码垛方向之间的夹角为锐角，

当所述货物被移动到预设的码垛区域后，所述处理单元控制所述第三驱动 电机和所述第四驱动电机停止工作；

当时，所述处理单元控制所述第三驱动电机和所 述第四驱动电机停止工作并发出报警。

本发明的一些有益效果可以包括：

本发明提供的一种转垛系统，能够解决只能通过人工或人工配合拆垛设备、 码垛设备来进行转垛，造成能够转垛的位置受限，转垛成本较高的问题。能够 灵活的在工厂、中转仓库实现不固定位置的转垛操作。

本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明 书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可 通过在所写的说明书、权利要求书、以及附图中所特别指出的结构来实现和获 得。

下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。

附图说明

附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发 明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：

图1为本发明实施例中一种转垛系统的示意图；

图2为本发明另一实施例中一种转垛系统的结构示意图；

图3为本发明实施例中抓取机构的示意图；

图4为本发明实施例中转移机构的示意图；

图中，1：移动平台；2：升降平台；3：抓取机构；4：转移机构；5：识 别模块；3-1：抓取器；3-2：第一机械臂；3-3：第二机械臂；3-4：第一驱动 电机；3-5：第二驱动电机；4-1：推送面；4-2：第三机械臂；4-3：第四机械 臂；4-4：第三驱动电机；4-5：第四驱动电机。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的 优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。

图1为本发明实施例中一种转垛系统的示意图。如图1所示，本发明提供 的一种转垛系统，包括：

移动平台，用于进行系统的移动；

升降平台，水平固定设置于移动平台上，用于放置被抓取的货物；

拆码机构，设置于升降平台上，包括抓取机构和转移机构，所述抓取机构 用于抓取货物并将其水平移动至升降平台，所述转移机构用于将货物从升降平 台推送至码垛区域；

控制单元，用于根据处理单元的处理指令控制移动平台、升降平台的移动 以及拆码机构的移动、抓取和推送；

识别模块，用于识别货物的轮廓、抓取点和推送面；

处理单元，用于根据识别模块识别出的货物的轮廓、抓取点和推送面得到 对拆码机构的移动、抓取和推送控制指令和对升降平台的升降控制指令，并将 所述移动、抓取和推送控制指令和所述升降控制指令发送至控制单元，由控制 单元进行拆码机构的移动、抓取和推送控制以及升降平台的升降控制，还用于 根据预设的规则设定移动控制指令，并将所述移动控制指令发送至控制单元， 由控制单元控制移动平台的移动。

为了增加系统的移动能力，需要降低系统移动部分的重量，将识别模块的 计算部分和处理单元设置于移动平台之外，通过无线网络与移动平台上的部件 进行通信，从而可以增加系统的移动能力。

通过使用移动平台，增加拆垛系统的灵活性，实现在非特定地点的转垛， 而通过使用处理单元和识别模块，通过计算机视觉等技术调整移动平台、升降 平台和拆码机构的运动，从而能够灵活的实现转垛。而且，使用拖拉、推送操 作可以使设备小型化，避免提起操作所需的大型设备，从而降低了系统的重量 和体积，进一步的增加了系统的移动能力。

在本发明的另一个实施例中，如图2所示，为本发明另一实施例中一种转 垛系统的结构示意图，包括：移动平台1；升降平台2，水平固定设于移动平 台1的上表面上，并且其位于顶端的台面沿竖直方向升降运动设置；拆码机构， 包括抓取机构3和转移机构4，一一对应分布于所述升降平台2一端部的台面 两侧，并且其靠近相应侧边缘的端部均被驱动并可转动；识别模块5，分别设 置于抓取机构3和转移机构4上。

其中，所述抓取机构3分布于所述升降平台2一端部的台面一侧，并且其 靠近相应侧边缘的端部均被驱动并可转动，所述抓取机构3另一端设置有用于 拿取货物的抓取器3-1；所述抓取机构3包括第一机械臂3-2和第二机械臂3-3， 所述第一机械臂3-2一端通过第一驱动电机3-4与所述升降平台2转动连接， 所述第二机械臂3-3垂直连接所述第一机械臂3-2并且通过第二驱动电机3-5 转动连接于第一机械臂3-2，所述抓取器3-1连接设于所述第二机械臂3-3远离 第一机械臂3-2的一端；所述第一机械臂3-2和所述第二机械臂3-3在同一平 面移动，该平面可以为固定的平面，具体可以是一个水平面。

为了能够将货物水平且直线移动至升降平台，本发明实施例中的转垛系统 中的识别模块在识别出货物的抓取点之后，还执行如下操作：

处理单元根据货物的抓取点和升降平台之间的位置关系确定移动货物时 的拆垛路径和拆垛方向，并确定所述第一驱动电机3-4与所述拆垛路径之间的 垂直距离d；

在所述抓取机构的抓取器3-1抓取到货物后，处理单元控制所述第一驱动 电机3-4顺时针匀速转动，并实时确定所述第一机械臂3-2的外展方向与所述 拆垛方向之间的第一夹角α，所述第一机械臂3-2的外展方向为从所述第一驱 动电机3-4到所述第二驱动电机3-5的方向；

所述处理单元还用于通过控制所述第二驱动电机3-5的转动实时调整所述 第二机械臂3-3的外展方向与所述第一机械臂3-2的外展方向之间的第二夹角 β，所述第二机械臂3-3的外展方向为从所述第二驱动电机3-5到所述抓取器 3-1的方向，且：

其中，l₁为所述第一机械臂的长度，l₂为所述第二机械臂的长度，且第二 机械臂的外展方向与拆垛方向之间的夹角为钝角，

当所述货物被移动到所述升降平台的预设位置处后，所述处理单元控制所 述第一驱动电机3-4和所述第二驱动电机3-5停止工作；

当时，所述处理单元控制所述第一驱动电机3-4和 所述第二驱动电机3-5停止工作并发出报警。

具体的，为了保证抓取器3-1可以直线型地移动货物至升降平台上，需要 使得抓取机构的抓取器3-1沿直线运动。如图3所示，图3为俯视该拆垛机构 的一种示意图，图3中的实线箭头方向表示拆垛方向，经过抓取器3-1的实线 箭头表示拆垛路径；第一驱动电机3-4与拆垛路径之间的垂直距离为d，此时：

d＝l₁sinα+l₂sin(α+β)；

由上式可知，

其中，l₁为第一机械臂3-2的长度，l₂为第二机械臂3-3的长度，α表示第 一机械臂3-2的外展方向与拆垛方向之间的第一夹角，所述第一机械臂3-2的 外展方向为从所述第一驱动电机3-4到所述第二驱动电机3-5的方向；β表示第 二机械臂3-3的外展方向与第一机械臂3-2的外展方向之间的第二夹角，所述 第二机械臂3-3的外展方向为从所述第二驱动电机3-5到所述抓取器3-1的方 向。同时，为了保证第二机械臂3-3不会碰触到货物，第二机械臂3-3的外展 方向与拆垛方向之间的夹角为钝角；如图3所示，即90°≤α+β＜180°，即

在工作过程中，第一驱动电机3-4顺时针匀速转动(此处的顺时针对应的 方向为可以使得第一角度α减小的方向)，处理单元不需要过多关注第一驱动 电机3-4的动作。同时，处理单元根据上述式子实时确定第二角度β，计算量 小，计算速度快，可以通过控制第二驱动电机3-5的转动快速使得两个机械臂 之间的夹角为β，使得抓取器3-1一直位于拆垛路径上，保证直线型拆垛。

在货物移动到升降平台上之后，当第二机械臂3-3的外展方向与拆垛方向 垂直时，此时第一驱动电机3-4继续工作会导致抓取器3-1的移动路径弯曲； 或者需要第一驱动电机3-4逆时针转动、且第二驱动电机3-5顺时针转动才可 以保证移动路径正常，但此时容易出现第二机械臂3-3碰触到货物的问题。因 此，本发明实施例中将此状态作为工作结束的临界点。

此时，d＝l₁sinα+l₂，即因此，当时两个驱动电机停止工作。需要说明的是，上述工作方式适用于d不小于l₁且 不小于l₂的情况；当d不符合该条件时，通过控制移动平台的移动可以调整第 一驱动电机3-4与所述拆垛路径之间的垂直距离d，以保证d不小于l₁且不小 于l₂。

本发明实施例中，货物可以水平直线型移动至升降平台上，可以使得货物 平稳地移动至升降平台，可靠性高；同时，第一驱动电机可以设置为匀速转动， 处理单元只需要控制第一驱动电机的起停即可，通过简单的算法来控制第二驱 动电机的转动，处理单元的计算量小，处理效率高。同时，第一驱动电机匀速 转动时，抓取器的移动加速度的变化范围不大，可以保证抓取器顺利将货物移 动至升降平台。

可选的，参见图2和图4所示，所述转移机构包括第三机械臂4-2、第四 机械臂4-3和推送面4-1，所述第三机械臂4-2的一端通过第三驱动电机4-4与 所述升降平台转动连接，所述第四机械臂4-3通过第四驱动电机4-5转动连接 于第三机械臂4-2，所述推送面4-1连接设于所述第四机械臂4-3远离第四驱动 电机4-5的一端。

为了能够将货物从升降平台水平且直线地推送至码垛区域，本发明实施例 中的移动式码垛系统中的识别模块在识别出货物的推送面之后，还执行如下操 作：

处理单元根据货物的推送面中心点和升降平台之间的位置关系确定移动 货物时的码垛路径和码垛方向，并确定所述第三驱动电机4-4与所述码垛路径 之间的垂直距离d’；

在所述转移机构的推送面4-1到达货物处后，处理单元控制所述第三驱动 电机4-4顺时针匀速转动，并实时确定所述第三机械臂4-2的外展方向与所述 码垛方向之间的第三夹角α’，所述第三机械臂4-2的外展方向为从所述第三驱 动电机4-4到所述第四驱动电机4-5的方向；

所述处理单元还用于通过控制所述第四驱动电机4-5的转动实时调整所述 第四机械臂4-3的外展方向与所述第三机械臂4-2的外展方向之间的第四夹角 β’，所述第四机械臂4-3的外展方向为从所述第四驱动电机4-5到所述推送面 4-1的方向，且：

其中，l₃为所述第三机械臂的长度，l₄为所述第四机械臂的长度，且第四 机械臂的外展方向与码垛方向之间的夹角为锐角，

当所述货物被移动到预设的码垛区域后，所述处理单元控制所述第三驱动 电机4-4和所述第四驱动电机4-5停止工作；

当时，所述处理单元控制所述第三驱动电机4-4和 所述第四驱动电机4-5停止工作并发出报警。

具体的，为了保证推送面4-1可以直线型地移动货物至码垛区域上，需要 使得转移机构的推送面4-1沿直线运动。如图4所示，图4为俯视该转移机构 的一种示意图，图4中的实线箭头方向表示码垛方向，经过推送面4-1的实线 箭头表示码垛路径；第三驱动电机4-4与码垛路径之间的垂直距离为d，此时：

d'＝l₃sinα'+l₄sin(α'-β')；

由上式可知，

其中，l₃为第三机械臂4-2的长度，l₄为第四机械臂4-3的长度，α’表示第 三机械臂4-2的外展方向与码垛方向之间的第三夹角，所述第三机械臂4-2的 外展方向为从所述第三驱动电机4-4到所述第四驱动电机4-5的方向；β’表示 第四机械臂4-3的外展方向与第三机械臂4-2的外展方向之间的第四夹角，所 述第四机械臂4-3的外展方向为从所述第四驱动电机4-5到所述推送面4-1的 方向。同时，为了保证第四机械臂4-3不会碰触到货物，第四机械臂4-3的外 展方向与码垛方向之间的夹角为锐角；如图2所示，即0°≤α'-β'＜90°，即

在工作过程中，第三驱动电机4-4顺时针匀速转动(此处的顺时针对应的 方向为可以使得第三角度α’减小的方向)，处理单元不需要过多关注第三驱动 电机4-4的动作。同时，处理单元根据上述式子实时确定第四角度β’，计算量 小，计算速度快，可以通过控制第四驱动电机4-5的转动快速使得两个机械臂 之间的夹角为β’，使得推送面4-1一直位于码垛路径上，保证直线型码垛。

在货物移动到码垛区域之后，当时，说明两个机 械臂之间的夹角β’为零，此时第三驱动电机4-4继续运动的话会导致推送面4-1 的移动路径弯曲。故当时两个驱动电机停止工作。

需要说明的是，上述工作方式适用于d’不小于l₃且不小于l₄的情况；当d’ 不符合该条件时，通过控制移动平台的移动可以调整第三驱动电机4-4与所述 码垛路径之间的垂直距离d’，以保证d’不小于l₃且不小于l₄。

本发明实施例中，货物可以从升降平台水平直线型移动至码垛区域，可以 使得货物平稳地移动至码垛区域，可靠性高；同时，第三驱动电机可以设置为 匀速转动，处理单元只需要控制第三驱动电机的起停即可，通过简单的算法来 控制第四驱动电机的转动，处理单元的计算量小，处理效率高。同时，第三驱 动电机匀速转动时，推送面的移动加速度的变化范围不大，可以保证推送面顺 利将货物移动至码垛区域。

由于码垛时每件货物的堆放位置不同，为了能够不需要移动整个系统就能 使系统适用于这种情况，通过增加一个伸缩平台来改变货物的堆放，在本发明 的一个实施例中，所述转垛系统，还包括：

伸缩平台，与所述升降平台一端部的台面连接，并且其台面沿远离及靠近 所述升降平台方式往复运动设置，所述伸缩平台的运动由控制单元根据处理单 元发来的伸缩平台控制指令进行控制；

所述处理单元发来的伸缩平台控制指令由处理单元根据设定的码垛规则 得到，所述码垛规则包括码垛的范围；所述伸缩平台控制指令包括根据码垛的 范围确定伸缩平台的伸缩长度，以使伸缩后额伸缩平台能够覆盖码垛范围。

由于厂房或卸货等的限制，要拆垛的货物堆垛和待码垛的区域之间的相对 位置可能是不平行的，为了能适用这种情况，在本发明的一个实施例中，所述 转垛系统，还包括：

转动平台，设置于移动平台上，并位于升降平台下方，

用于支撑升降平台和抓取机构；

和/或

用于支撑伸缩平台和转移机构；

所述转动平台的运动由控制单元根据处理单元发来的转动平台控制指令 进行控制，所述转动平台控制指令由人工设置或由处理单元根据卸垛的方位与 当前系统的卸垛方向的差值确定。

为了增加系统正常运行的稳定性，需要降低传感器等的数量，在本发明的 一个实施例中，

所述识别货物的轮廓、抓取点和推送面，包括通过计算机视觉进行识别。

为了避免在拆垛时，所拆卸的货物放置不整，造成货物移动时有旋转等情 况出现，从而造成码垛时的货物堆放效率低甚至堆放不稳定等问题，在本发明 的一个实施例中，

所述抓取机构，包括2个或2个以上的抓取器；

所述识别模块，还用于识别当前被拆卸的货物的运动，所述运动的识别方 法包括通过计算机视觉进行识别；

所述处理单元，还用于根据所述货物的运动，得到抓取器的控制指令，包 括：

当货物的运动中的转动分量中的旋转角度不大于旋转阈值时，处理单元得 到的抓取器的控制指令用于控制抓取器保持运动状态直至将货物抓取到升降 平台上的目标位置，所述目标位置由处理单元根据预设的货物排列规则确定；

当货物的运动中的转动分量中的旋转角度大于旋转阈值时，处理单元得到 的抓取器的控制指令用于调整抓取器的相对位置使货物的运动中的转动分量 中的旋转角度不大于旋转阈值，之后抓取器以相同的速度拖动货物直至将货物 抓取到升降平台上的目标位置，所述目标位置由处理单元根据预设的货物排列 规则确定。

为了能提高转垛效率，需要尽量保证系统停在拆垛货物旁边能够尽量拆取 更多的货物，为了达到这一目的，在本发明的一个实施例中，

所述识别模块，还用于识别货物堆垛的位置和形状；

所述处理单元，还用于根据所述货物堆垛的位置和形状，得到移动平台的 控制指令，所述移动平台的控制指令为使升降平台的靠近拆垛一侧的边与由货 物的抓取点确定的连线或平面平行。

为了防止码垛的高度过高导致稳定性不足，在本发明的一个实施例中，

所述识别模块，还用于识别货物包装的形状以及货物包装的材质，货物包 装的材质的识别方法为：将货物包装的图像特征与处理单元中预存的每种包装 材质的图像特征进行对比，当与某种包装材质的图像特征的差值最小且低于预 设值时，所述包装材质即为被识别的货物包装的材质；

所述处理单元，还用于根据货物包装的形状以及货物包装的材质设定货物 的堆垛高度，所述设定方法为：

查询处理单元中预存的货物包装的形状以及货物包装的材质所对应的单 位矩形面积的稳定性高度，所述稳定性高度表示在该高度下在预设的扰动力的 作用下堆垛保持稳定，所述稳定性高度由试验数据或仿真数据得到；

根据第一公式设定货物的堆垛高度，所述第一公式为：

H＝k·d^a

其中，H为货物的堆垛高度，k为单位矩形面积的稳定性高度，d为货物堆 垛区域的短边的长度，a为预设的修正系数，其值为小于1的正实数。

本发明提供的一种转垛系统，能够解决只能通过人工或人工配合拆垛设备、 码垛设备来进行转垛，造成能够转垛的位置受限，转垛成本较高的问题。能够 灵活的在工厂、中转仓库实现不固定位置的转垛操作。

本领域内的技术人员应明白，本发明的实施例可提供为方法、系统、或计 算机程序产品。因此，本发明可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结 合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本发明可采用在一个或多个其中包 含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器和 光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。

本发明是参照根据本发明实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产 品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和 /或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/ 或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入 式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算 机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一 个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。

这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设 备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中 的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个 流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。

这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使 得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处 理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个 流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发 明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及 其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (9)

1.一种转垛系统，其特征在于，包括：

移动平台，用于进行系统的移动；

升降平台，水平固定设置于移动平台上，用于放置被抓取的货物；

拆码机构，设置于升降平台上，包括抓取机构和转移机构，所述抓取机构用于抓取货物并将其水平移动至升降平台，所述转移机构用于将货物从升降平台推送至码垛区域；

控制单元，用于根据处理单元的处理指令控制移动平台、升降平台的移动以及拆码机构的移动、抓取和推送；

识别模块，用于识别货物的轮廓、抓取点和推送面；

处理单元，用于根据识别模块识别出的货物的轮廓、抓取点和推送面得到对拆码机构的移动、抓取和推送控制指令和对升降平台的升降控制指令，并将所述移动、抓取和推送控制指令和所述升降控制指令发送至控制单元，由控制单元进行拆码机构的移动、抓取和推送控制以及升降平台的升降控制，还用于根据预设的规则设定移动控制指令，并将所述移动控制指令发送至控制单元，由控制单元控制移动平台的移动。

2.如权利要求1所述的系统，其特征在于，还包括：

伸缩平台，与所述升降平台一端部的台面连接，并且所述伸缩平台的台面沿远离及靠近所述升降平台方式往复运动设置，所述伸缩平台的运动由控制单元根据处理单元发来的伸缩平台控制指令进行控制；

所述处理单元发来的伸缩平台控制指令由处理单元根据设定的码垛规则得到，所述码垛规则包括码垛的范围；所述伸缩平台控制指令包括根据码垛的范围确定伸缩平台的伸缩长度，以使伸缩后的伸缩平台能够覆盖码垛范围的指令。

3.如权利要求2所述的系统，其特征在于，还包括：

转动平台，

用于支撑升降平台和抓取机构；

和/或

用于支撑伸缩平台和转移机构；

所述转动平台的运动由控制单元根据处理单元发来的转动平台控制指令进行控制，所述转动平台控制指令由人工设置或由处理单元根据卸垛的方位与当前系统的卸垛方向的差值确定。

4.如权利要求2所述的系统，其特征在于，

所述识别货物的轮廓、抓取点和推送面，包括通过计算机视觉进行识别。

5.如权利要求1所述的系统，其特征在于，

所述抓取机构，包括2个或2个以上的抓取器；

所述识别模块，还用于识别当前被拆卸的货物的运动，所述运动的识别方法包括通过计算机视觉进行识别；

所述处理单元，还用于根据所述货物的运动，得到抓取器的控制指令，包括：

当货物的运动中的转动分量中的旋转角度不大于旋转阈值时，处理单元得到的抓取器的控制指令用于控制抓取器保持运动状态直至将货物抓取到升降平台上的目标位置，所述目标位置由处理单元根据预设的货物排列规则确定；

当货物的运动中的转动分量中的旋转角度大于旋转阈值时，处理单元得到的抓取器的控制指令用于调整抓取器的相对位置使货物的运动中的转动分量中的旋转角度不大于旋转阈值，之后抓取器以相同的速度拖动货物直至将货物抓取到升降平台上的目标位置，所述目标位置由处理单元根据预设的货物排列规则确定。

6.如权利要求1所述的系统，其特征在于，

所述识别模块，还用于识别货物堆垛的位置和形状；

所述处理单元，还用于根据所述货物堆垛的位置和形状，得到移动平台的控制指令，所述移动平台的控制指令为使升降平台的靠近拆垛一侧的边与由货物的抓取点确定的连线或平面平行。

7.如权利要求6所述的系统，其特征在于，

所述识别模块，还用于识别货物包装的形状以及货物包装的材质，货物包装的材质的识别方法为：将货物包装的图像特征与处理单元中预存的每种包装材质的图像特征进行对比，当与某种包装材质的图像特征的差值最小且低于预设值时，所述包装材质即为被识别的货物包装的材质；

所述处理单元，还用于根据货物包装的形状以及货物包装的材质设定货物的堆垛高度，所述设定方法为：

查询处理单元中预存的货物包装的形状以及货物包装的材质所对应的单位矩形面积的稳定性高度，所述稳定性高度表示在该高度下在预设的扰动力的作用下堆垛保持稳定，所述稳定性高度由试验数据或仿真数据得到；

根据第一公式设定货物的堆垛高度，所述第一公式为：

H＝k·d^a

其中，H为货物的堆垛高度，k为单位矩形面积的稳定性高度，d为货物堆垛区域的短边的长度，a为预设的修正系数，其值为小于1的正实数。

8.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述抓取机构包括第一机械臂、第二机械臂和抓取器，所述第一机械臂的一端通过第一驱动电机与所述升降平台转动连接，所述第二机械臂通过第二驱动电机转动连接于第一机械臂，所述抓取器连接设于所述第二机械臂远离第二驱动电机的一端；

处理单元根据货物的抓取点和升降平台之间的位置关系确定移动货物时的拆垛路径和拆垛方向，并确定所述第一驱动电机与所述拆垛路径之间的垂直距离d；

在所述抓取机构的抓取器抓取到货物后，处理单元控制所述第一驱动电机顺时针匀速转动，并实时确定所述第一机械臂的外展方向与所述拆垛方向之间的第一夹角α，所述第一机械臂的外展方向为从所述第一驱动电机到所述第二驱动电机的方向；

所述处理单元还用于通过控制所述第二驱动电机的转动实时调整所述第二机械臂的外展方向与所述第一机械臂的外展方向之间的第二夹角β，所述第二机械臂的外展方向为从所述第二驱动电机到所述抓取器的方向，且：

其中，l₁为所述第一机械臂的长度，l₂为所述第二机械臂的长度，且第二机械臂的外展方向与拆垛方向之间的夹角为钝角，

当所述货物被移动到所述升降平台的预设位置处后，所述处理单元控制所述第一驱动电机和所述第二驱动电机停止工作；

当时，所述处理单元控制所述第一驱动电机和所述第二驱动电机停止工作并发出报警。

9.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述转移机构包括第三机械臂、第四机械臂和推送面，所述第三机械臂的一端通过第三驱动电机与所述升降平台转动连接，所述第四机械臂通过第四驱动电机转动连接于第三机械臂，所述推送面连接设于所述第四机械臂远离第四驱动电机的一端；

处理单元根据货物的推送面中心点和升降平台之间的位置关系确定移动货物时的码垛路径和码垛方向，并确定所述第三驱动电机与所述码垛路径之间的垂直距离d’；

在所述转移机构的推送面到达货物处后，处理单元控制所述第三驱动电机顺时针匀速转动，并实时确定所述第三机械臂的外展方向与所述码垛方向之间的第三夹角α’，所述第三机械臂的外展方向为从所述第三驱动电机到所述第四驱动电机的方向；

所述处理单元还用于通过控制所述第四驱动电机的转动实时调整所述第四机械臂的外展方向与所述第三机械臂的外展方向之间的第四夹角β’，所述第四机械臂的外展方向为从所述第四驱动电机到所述推送面的方向，且：

其中，l₃为所述第三机械臂的长度，l₄为所述第四机械臂的长度，且第四机械臂的外展方向与码垛方向之间的夹角为锐角，

当所述货物被移动到预设的码垛区域后，所述处理单元控制所述第三驱动电机和所述第四驱动电机停止工作；

当时，所述处理单元控制所述第三驱动电机和所述第四驱动电机停止工作并发出报警。